转速开环恒压频比控制变频调速系统如图3.13所示，系统由交-直-交电压型变频器和控制电路两部分组成。现在变频器都是数字控制的，参数设置和调节都很方便，恒压频比控制异步电动机调速系统在调速要求不高的场合应用，如普通机床、风机、水泵和传送运输机械等。......
2023-06-19
同步电动机变频调速系统的稳态控制方案
【摘要】：同步电动机变频调速系统主要由变频器和同步电动机组成，如图6.7所示。同步电动机VVVF控制的目的是，在变频调速中保持同步电动机的最大转矩不变。因此，同步电动机VVVF控制的调速性能优于异步电动机。同步电动机的这些特点与直流电动机变压调速和异步电动机变压变频调速相同，不同是同步电动机励磁可以独立控制，在强励磁的情况下可以实现功率因数超前的控制。图6.8 同步电动机变频调速控制特性图6.9 转速开环的同步电动机VVVF控制框图
同步电动机变频调速系统主要由变频器和同步电动机组成，如图6.7所示。同步电动机电压和频率也需要和异步电动机一样进行协调控制，即VVVF控制，异步电动机VVVF控制的目的是保持气隙磁通不变，而同步电动机励磁是独立控制的，没有异步电动机保持磁通不变的问题。同步电动机VVVF控制的目的是，在变频调速中保持同步电动机的最大转矩不变。
图6.7 同步电动机变频调速系统
从隐极式同步电动机的转矩方程[见式（6.6）]可知，同步电动机最大转矩
由方程式（6.2）可知，Es=4.44f1k1N1Φd，当同步电动机励磁Φd不变时，Es将自觉地随频率f1变化，保持了
为常数，因此要使同步电动机在不同频率有相同的最大转矩Tem，在式（6.7）中应使Us/f1=常数，即采取恒压频比控制，同步电动机在低频也应适当增加压频比，以补偿因定子绕组电阻压降引起的转矩下降。异步电动机恒压频比控制最大转矩是随频率变化的，同步电动机恒压频比控制保持了最大转矩不变；异步电动机转矩是转差的函数，转矩随转差增加，这意味着转矩增加时转速要下降。同步电机转矩是矩角（即功角）的函数[见式（6.5）和式（6.6）]，与频率无关，矩角增加（0<θ<90°）转矩增加，但是转速不变。因此，同步电动机VVVF控制的调速性能优于异步电动机。
一般同步电动机VVVF控制在基频以下采用恒压频比控制，属于恒转矩控制，在基频以上因为端电压不能超过额定电压，为恒功率控制，如图6.8所示。同步电动机的这些特点与直流电动机变压调速和异步电动机变压变频调速相同，不同是同步电动机励磁可以独立控制，在强励磁的情况下可以实现功率因数超前的控制。
转速开环的同步电动机VVVF控制框图如图6.9所示（未包含励磁控制）。图中，升降速控制环节将转速给定变换为频率给定，同时限制频率升降的速度，避免失步和振荡。U/f曲线环节产生与频率相应的电压控制信号Us∗，在基频f∗1N以上保持Us为额定电压，这些与异步电动机转速开环VVVF的控制要求相同。
图6.8 同步电动机变频调速控制特性
图6.9 转速开环的同步电动机VVVF控制框图
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